OGS 二次強化(HF)工藝 「on-Cell」指將觸控的感測組件(touch sensor)制作在 TFT-LCD 液晶麵板中彩色濾光片 (color filter)的上麵，觸控組件主要為ITO 的x;y數組，為電容式觸控(如圖3)，由於on cell 並沒有帶來明顯的減薄和成本優勢，市場都還沒有形成，在in cell 的趨起之後就已經式微 瞭。 ; G* O「Out-Cell」為將觸控麵板外掛在 TFT-LCD 麵板上(如圖 4)，包含電阻式觸控、紅外 線式觸控、波動式觸控、光學式觸控，以及電容式觸控技術等。 @6 x4 P2 目前較著名且廣泛運用的新型 Out-Cell 觸控技術為 one Glass Solution(OGS)和 Touch on lens(TOL) 將 ITO 直接鍍膜在 cover lens glass，可省掉一片玻璃成本，制程上 亦可節省一道貼合程序，touch panel 成品厚度也較薄，可較 G/G 便宜約五成，較G/F 便宜 約15%，缺點是強化玻璃經過切割容易產生裂痕，造成產品機械抗壓力下降。 二. 機械抗壓力測試手法與規范說明 由觸控麵的制程區分來看, 不管是in cell / on cell / out cell 觸控麵板制程，或 是未來有機會取代TFT-LCD 產品的AMOLED，隻要是有整合觸控制程的觸控麵板產品都會麵臨 玻璃切割制程問題，而玻璃切割後的機械抗壓力，就一直是各觸控麵板制造商需麵臨的重大 議題。大部分的觸控麵板廠是利用4-point bending test 來測試產品的機械抗壓力(如圖6)， 有些廠商用3-point bending test(如圖7)，另外，有些產品也會用ball on ring(如圖8) 方式測試機械抗壓力。如何在切割之後可保持強化玻璃原有的機械抗壓力，甚至將產品的機 械抗壓力提升，因此，物理方式和化學方式的玻璃二次強化技術就油然而生。 i- C/ 關於機械抗壓力的測試手法與規范在此簡單說明，首先會依據觸控麵板尺寸大小，設 計不同規格軸距的制具去測試觸控麵板的4-point bending 能力(簡稱4pb test)，並收集測 試數據依照韋伯分佈(Weibull distribution)作圖，分析平均值(mean)和B10 來確認產品規 格是否符合客戶要求。! E+ a% B5 `& d8 Z7 @2 }+ D- x: W# H 由GPTC 化學二強機臺，在二強前後測試4pb，將數據經Weibull plot 找出平均值和B10 值(如圖 9)，而所謂的 B10 乃測試數據由小到大排列，經過韋伯分析的計算公式推算出 10% 的數據落點。數據處理部分會將群落數據的最大值和最小值拿掉以便找出最具參考性的數據。 由實驗數據可明顯看出平均值在二強前為148.26Mpa，經過二次化強後可提升到662.27Mpa， B10 可由120.50Mpa 上升到595.07Mp 三. 玻璃二次強化制程種類與比較探討6 [* }6 [% W @# G8 a 由於觸控麵板是由外部施加壓力去進行感應組件的作動方式達到使用效果，因此產品的 機械抗壓力是各大廠商要求的重要規范與指標。在觸控麵板二次強化的制程分類中，一般可 區分為物理方式和化學方式兩種(如圖8)。 物理方式而言，玻璃切割後段麵的裂痕修整是利用研磨方式(polish)去進行二次強化的 制程，優點是良率高，機械抗壓力能力可明顯提升數倍，缺點是產能很低，不具備量產性， 且需要大量人力操作與機臺設備，又制程相當費時，至少需 30 分鐘才可產出一批貨;相對而 言，化學方式的強化制程乃是利用氫氟酸(Hydrofluoric Acid, HF)微蝕刻玻璃段麵的切割裂 痕，不但產能較大，量產性佳，且制程時間僅需7~8 分鐘即可產出一批產品，機械抗壓力可 提升4~8 倍以上，隻要將機臺安全性設計完善，且規劃流暢的作業動線，可將作業危害降到 最低。後續產業界的化學二強設備的制程概念大都以其方式衍生。 四. 二次化學強化制程與問題討論—前段玻璃來料部分/ O. B5 V# Z' V* b! c9 G5 k. E 如何充份利用化學二次強化，有效率提升產品4pb 能力，這牽涉不同前段制程玻璃來料 和二次化強制程等因素。因為二次化強本身若蝕刻過久，產品外緣會產生水波紋造成外觀不 良，若蝕刻不足則裂痕無法消除或減輕，無法達到機械抗壓力增加的目的，若是OGS 產品蝕 刻過久將有邊緣BM 脫落的問題，因此管控二次化強制程的蝕刻程度是一門重要的課題。 一般前段制程玻璃來料需要確認的是： (1)強化玻璃本身材質的特性(2)玻璃切割與磨 邊制程處理的條件 (3)抗酸膜或是抗酸油墨的制程手法與塗佈精度。 (1)強化玻璃本身材質的特性：玻璃材料若強化制程不同或是成份不同，其玻璃抗壓性質就 會有所區別，舉例來說一般鈉鈣玻璃(Asahi Soda Lime Glass)的 4pb 數值會比 Corning Gorilla 玻璃還要低，這是因為Corning Gorilla 玻璃為強化玻璃，由EDS 分析(如圖10)有 發現鉀離子的成份，而Asahi Soda Lime 玻璃沒有鉀離子層份，此Gorilla 玻璃其鉀離子強 化層約20~30μ m，具有較佳的機械抗壓力，換言之，若玻璃本身的離子強化層越厚，就具備 較佳的抗4pb 能力。 (2)玻璃切割與磨邊制程處理的條件：若玻璃切割與磨邊制程不佳，會產生許 多>100μ m 以上的延伸性裂痕(crack)，若要利用化學二次強化方式修補這樣范圍的延伸性裂 痕，則會產生明顯的玻璃邊緣水波紋，對於現今OGS 產品都走非遮蔽式的模塊結合制程，水 波紋沒有辦法借由模塊框遮蔽，將會有外觀不良的問題。而選擇較佳的切割方式如調整切割 下刀深度、切割角度，或是采用雷射切割方式，找到較佳的切割方向是必須的。另外，切割 後的玻璃段麵研磨(精雕)也是影響二次強化的主因之一，選擇較高番數的砥石去進行磨邊， 降低延伸性裂痕的程度，將有助於化學二強的修補效果，但過高番數的精雕制程耗時且成本 高，亦不具量產性。 (3)抗酸膜或是抗酸油墨的制程手法與塗佈精度：目前化學二次強化業界都采用抗HF 的薄膜進行貼附，在OGS 制程流程(如圖11)為在母基板 (sheet)切割為成品(chip)之後，將 抗酸膜貼附在chip 上，然後將chip 裝置在Cassette 中入HF 蝕刻槽中進行玻璃段麵微蝕刻 制程，因此，抗酸膜貼覆的精度與氣泡是否存在則關系到HF 時刻的效果，倘若抗酸膜貼覆精 度不佳則會影響OGS 玻璃邊緣的外觀，嚴重者侵蝕到BM 邊緣，產品則需進行BM 補色制程， 降低產能。若是氣泡產生則可能侵蝕到OGS 上麵的金屬線路(metal or ITO pattern)，產品 無法重工需報廢處理，若氣泡出現在玻璃段麵則會遮蔽強化的效果造成凸點，凸點將使 OGS 產品產生組裝不良的問題。近期發展出抗酸油墨制程，其成本低(約1/4 的抗酸膜成本)，不 過技術上仍然有瓶頸存在，包括印刷精度問題和抗酸能力問題需要作提升。 五. 化學二次強化制程與問題討論—制程條件部分0 z9 z2 l, e7 p: U 化學二次強化制程相關的因素有：(1)HF 化學成分與濃度的監控(2)化學蝕刻制程溫度的 管控(3)玻璃砂過濾處理問題( 4)蝕刻槽體較佳流場設計與過濾系統整合。 (1) HF 化學成分與濃度的監控：由於化學二強主要是利用 HF 微蝕刻玻璃段麵因切割 產生的延伸性裂痕，使裂痕縮小甚至消失來提升產品的4pb 能力，因此在制程中HF 濃度會因 為蝕刻SiO2 而逐漸下降，影響到制程蝕刻速率，所以維持一定的HF 濃度，穩定蝕刻速率是 化學二強的制程重點。依據化學方程式說明(如圖12)，HF 和SiO2 反應會生成氟化矽(SiF4)， 在水中會水解生成氟化矽和氟酸，氟化矽與氟酸生成氟矽酸(六氟矽酸)，六氟矽酸可溶於水 純 H2SiF6 不穩定，容易分解生成 HF 和 SiF4。由 GPTC 二強實驗數據(如圖 12)得知 H2SiF6 的增加會影響蝕刻速率(Etching Rate;ER)的下降，因此化學二次強化制程除瞭定時監控 HF 濃度外，一般會在固定時間或是固定量的投產批次內，將HF 槽內的舊酸排放更新，讓蝕刻速 率回復水平。技術上來說使用氟離子偵測器或是水阻值計測量HF 槽內的濃度或是水阻值表現， 可計算出氟離子的濃度。另外，加入副方化學成分如HCl、CH3CO2H 對於蝕刻厚的玻璃表麵也 有不同的修飾效果。; ^. {8 ]0 C( w- d ( l+ b0(2) 化學蝕刻制程溫度的管控：蝕刻制程為放熱反應，若溫度控制無法在適當的制程 溫度范圍內將影響蝕刻速率的快慢。如圖13 兩組實驗數據討論所示，數據1 玻璃蝕刻為放熱 反應：起始溫度 28.1 ℃升至35.4 ℃à 提高7.3 ℃，數據2 玻璃蝕刻為放熱反應：起始溫 度 34.8 ℃升至36.9 ℃à 提高2.1 ℃，不同起始溫度經過長時間取樣測量發現蝕刻溫度逐 漸增加，又蝕刻溫度影響著蝕刻速率的變化，故選擇一個溫度點可接近放熱反應的最終溫度， 可以穩定蝕刻速率和制程速率，這是化學二次強化制程調控上的重點。 j4 G5 e$ T6 B6 X! } (3) 玻璃砂過濾處理問題：- M7 `2 l6 |7 M3 N W2 L/ X HF 與SiO2 反應會生成H4SiO4，而H4SiO4 會沉淀下降形成所謂的玻璃砂，在蝕刻制程中 若蝕刻時間越久，蝕刻玻璃的量就會越多，而玻璃砂就產生越多，玻璃砂若沉積在蝕刻槽體 沒有排除將影響玻璃蝕刻速率與表麵質量，因此玻璃段麵就容易出現凸點或是蝕刻不均的現 象，影響蝕刻後的機械強度和模塊的組裝質量，所以化學二強制程中玻璃砂的過濾效果是否 良好將決定產品出貨時的良率狀況。9 G2 x; a9 G; n4 ~$ V9 Y (4) 蝕刻槽體較佳流場設計與過濾系統整合：% m5 v1 l* ^- ~7 f& S+ H 若槽體流場設計不佳會導致玻璃砂無法有效的由玻璃表麵帶走，也會影響產品的質量， 較佳的流場設計也會讓酸液在最短時間內有效的混合均勻，讓槽體各部位的蝕刻能力達到一 致性，讓產品蝕刻均勻度效果更佳;玻璃砂堆積嚴重者會堵塞機臺管路，影響供酸循環系統效 果，嚴重者影響蝕刻效率，使產品4pb 改善效果降低，一般會設置過濾器(filter)來改善玻 璃砂的問題。故設計良好的過濾系統和流場較佳的蝕刻槽體，是化學二強設備設計的重點

新手教學

批發市場僅提供代購諮詢服務，商品內容為廠商自行維護，若有發現不實、不合適或不正確內容，再請告知我們，查實即會請廠商修改或立即下架，謝謝。